發(fā)布時(shí)間：2020-08-20 23:18

【摘要】：自1968年英國(guó)Ronan Point公寓發(fā)生倒塌以來,國(guó)內(nèi)外學(xué)者逐漸對(duì)建筑結(jié)構(gòu)在偶然荷載作用下的連續(xù)倒塌問題展開了研究。盡管目前關(guān)于該問題的研究已取得豐碩成果,但大多忽略了樓板因素的作用。而樓板作為鋼筋混凝土空間框架的重要受力構(gòu)件之一,有必要研究其對(duì)抗連續(xù)倒塌性能的影響。本文采用拆除構(gòu)件法,模擬了鋼筋混凝土空間框架在拆除首層不同位置柱時(shí)的連續(xù)倒塌過程,研究了其考慮樓板作用的抗連續(xù)倒塌性能。本文主要工作如下:(1)針對(duì)現(xiàn)有某鋼筋混凝土框架倒塌試驗(yàn),利用ABAQUS建立驗(yàn)證模型,將數(shù)值模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證了有限元建模方式及模擬過程的正確性。(2)以一個(gè)兩跨兩層的鋼筋混凝土空間框架為分析對(duì)象,分別拆除考慮和不考慮樓板兩種模型的長(zhǎng)邊中柱、短邊中柱、角柱和內(nèi)部柱,研究樓板因素在連續(xù)倒塌過程中對(duì)位移、關(guān)鍵構(gòu)件內(nèi)力、材料應(yīng)力應(yīng)變的影響。分析結(jié)果表明:角柱失效時(shí)危險(xiǎn)性最大,在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)有必要增加角柱的安全性;樓板的存在改變了框架梁的受力機(jī)制,提高了結(jié)構(gòu)抗倒塌能力。(3)對(duì)現(xiàn)有鋼筋混凝土平面框架各受力機(jī)制倒塌抗力的計(jì)算方法進(jìn)行了歸納總結(jié),研究樓板對(duì)倒塌抗力的貢獻(xiàn),提出了鋼筋混凝土空間框架在邊跨中柱破壞時(shí)各受力機(jī)制倒塌抗力的理論計(jì)算公式。計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比后發(fā)現(xiàn)該公式計(jì)算精度較高,且樓板至少能提高鋼筋混凝土框架20%的倒塌抗力。
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)安大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TU375.4
【圖文】：

進(jìn)而使得該棟公寓樓東南角發(fā)生連續(xù)性倒塌，結(jié)構(gòu)的最終破壞形態(tài)如下圖1.1 所示。圖 1.1 英國(guó) Ronan Point 公寓破壞形態(tài)后期事故分析認(rèn)為，該倒塌事件的發(fā)生與以下因素有關(guān)：一、在前期抗力計(jì)算時(shí)，設(shè)計(jì)師未思考偶然荷載對(duì)結(jié)構(gòu)抗力的負(fù)面作用；二、該公寓采用裝配式墻板體系，不同部件相接處是該結(jié)構(gòu)體系的易損部位，安全程度相對(duì)較低。因此，爆炸沖擊力使承重墻板發(fā)生破壞后，剩余結(jié)構(gòu)中不能形成新的傳力路徑，上部相關(guān)結(jié)構(gòu)就會(huì)失去有效支撐，致使上層板在下部承重墻板破壞處迅速坍落，坍落的樓板又繼續(xù)對(duì)下部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生撞擊，周而復(fù)始幾次后，致使整棟公寓東南部位發(fā)生連續(xù)倒塌。最終，該公寓有大約 1 /5部位被損壞，存在顯著的“連續(xù)性”和“不成比例性”。由于該倒塌事件造成的社會(huì)影響較大且和以往破壞形式不同，因此引起了工程界的注意，而連續(xù)倒塌問題也首次被人們廣泛關(guān)注起來。（2）美國(guó)聯(lián)邦大樓倒塌[5]于 1973 年完工的 Alfred P Murrah 聯(lián)邦大樓為美國(guó)當(dāng)局的外派辦事中心，是一棟具有一定安全級(jí)別的 9 層鋼筋混凝土建筑。1995 年 4 月 19 日，恐怖分子駕駛裝滿汽油的大卡車突然對(duì)該建筑物發(fā)動(dòng)了炸彈襲擊，該襲擊造成大樓底部框架柱的重度損毀，進(jìn)而導(dǎo)致其上方的轉(zhuǎn)換梁損毀，轉(zhuǎn)換梁承載著上部結(jié)構(gòu)，它的損毀又引發(fā)其所承載的上部結(jié)構(gòu)發(fā)生損毀，周而復(fù)始幾次后，結(jié)果使構(gòu)筑物發(fā)生從下到上的連續(xù)倒塌，結(jié)構(gòu)的最終破壞形態(tài)如下圖 1.2 所示。該事件最終使得 168 人喪生和 500 多人受傷，產(chǎn)生了惡劣的社

圖 1.2 美國(guó)聯(lián)邦大樓破壞形態(tài)（3）紐約世貿(mào)中心大樓倒塌[6]該中心地處美國(guó)紐約，始建于 20 世紀(jì) 70 年代，是美國(guó)十分具有代表性的鋼結(jié)構(gòu)建筑之一，同時(shí)也是紐約市的地標(biāo)性建筑。2001 年 9 月 11 日上午，某架載有近百位乘客的大型飛機(jī)遭到挾持，襲擊者駕駛其撞向了世貿(mào)中心北樓；沒過多久，同樣載有 65 位乘客的另一架大型客機(jī)也遭到了挾持，襲擊者駕駛飛機(jī)撞向了世貿(mào)中心南樓；隨后世貿(mào)中心南樓開始倒塌，沒過多久世貿(mào)中心北樓也開始倒塌，最終破壞形態(tài)如下圖 1.3 所示。這次恐怖襲擊不僅使幾千人喪生，同時(shí)還對(duì)美國(guó)經(jīng)濟(jì)造成了沖擊，也對(duì)各國(guó)安全構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。通過事后分析，人們對(duì)該事件進(jìn)行了還原：飛機(jī)的巨大沖擊力使上部結(jié)構(gòu)的支承構(gòu)件損毀，致使飛機(jī)燃料箱爆炸；燃料箱爆炸使燃料到處蔓延，燃料的劇烈燃燒產(chǎn)生大量熱量，主體承重結(jié)構(gòu)被逐漸軟化，進(jìn)而使得上部塌落；循壞往復(fù)的塌落引起連續(xù)反應(yīng)，

圖 1.3 世貿(mào)中心大樓破壞形態(tài)1.2.2 連續(xù)倒塌的類型結(jié)構(gòu)的連續(xù)倒塌過程較為復(fù)雜，分析其原理和最終破壞形態(tài)后，將其定義為以下 種類型。（1）薄餅型倒塌薄餅型倒塌發(fā)生時(shí)，某一受力部件首先損毀，結(jié)構(gòu)向下塌落的同時(shí)部件不斷分開下落，下落的部件不斷撞擊下部未損壞結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致下部未損壞部件也逐漸喪失承載能力，最終引發(fā)了建筑物在沿塌落方向的連續(xù)性倒塌。薄餅型倒塌具有以下特征：在倒塌時(shí)會(huì)持續(xù)引發(fā)向下作用的沖擊荷載，且破壞部件在破壞前所受內(nèi)力、沖擊荷載和倒塌趨勢(shì)三者均沿同一方向。薄餅型倒塌在現(xiàn)實(shí)中較為常見，其中最具研究?jī)r(jià)值的為在 911 恐怖襲擊中損毀的世貿(mào)中心。（2）拉鏈型倒塌

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

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本文編號(hào)：2798572